喀达苏盖提水库输水洞工作闸门安全检测及分析

艾木都力·吾守尔

（新疆水利水电科学研究院，乌鲁木齐 830049）

喀达苏盖提水库输水洞工作闸门安全检测及分析

艾木都力·吾守尔

（新疆水利水电科学研究院，乌鲁木齐 830049）

针对喀达苏盖提水库运行多年金属结构存在老化问题，采用金属结构安全检测技术和复核计算分析法对喀达苏盖水库输水洞工作闸门进行全面安全评价，以便全面掌握喀达苏盖提水库输水洞工作闸门的运行状态，消除安全运行隐患，确保工程安全运行。

喀达苏盖提水库；输水洞；闸门；安全检测

1 概 况

喀达苏盖提水库为引水注入式水库，1960年建成投入运行，并于1987年对该工程进行了首次除险加固工作。水库系统包括：大坝、进、放水系统。输水洞工作闸门为平面钢闸门，由上、下两节组成，上、下节闸门之间采用胶木止水。闸门门叶采用铆接结构，梁格布置形式采用同层布置。面板支承在主横梁、纵梁和边梁组成的梁格上，主横梁、纵梁、边梁均为角钢铆接而成的工字形截面组合梁。闸门整体由八个主轮支承。输水洞工作闸门结构简图见图1。

2 闸门检测内容及分析

2.1 外观检查

输水洞工作闸门整体状况较好，主要的零件齐全，上、下节门连接牢靠；闸门表面涂层也基本完整，闸门及主要构件没有损伤和变形；闸门止水装置连接牢靠，零部件齐全；主轮及轨道完好，主轮转动灵活。闸门主要存在以下问题：①主横梁在10cm×10 cm范围内约有10个锈坑，最大锈蚀坑深约3mm；②闸门面板（下游侧）在10cm×10cm范围约有42个锈坑，最大坑深约1.5mm；③闸门少数铆钉头已锈蚀，其中，2＃闸门约有8个铆钉头出现不同程度的锈损。④闸门主轮转动灵活，但主轮表面锈迹斑斑、锈皮脱落。

2.2 锈蚀量检测

检测中共获取数据212个，平均每扇工作闸门约106个检测数据。通过进行数据整理，两扇工作闸门总体及主要构件锈蚀量和锈蚀速率的平均值见表1。

图1 输水洞工作闸门结构简图

表1 两扇闸门主要构件总体锈蚀量和锈蚀速率的平均值

经统计表数据分析得到：①输水洞闸门锈蚀量主要位于0.6～1.5mm，两扇工作门频数分别为89.7%、86.8%。表明两扇工作闸门锈蚀状况大致相似；②输水洞闸门的平均锈蚀量分别为0.99mm、0.93mm，标准差分别为0.32mm、0.33mm；③两扇工作门的面板、主横梁、纵（边）梁、节点板总体平均锈 蚀 量 分 别 为 0.85mm、0.96mm、0.93mm、1.08mm，标 准 差 分 别 为 0.23mm、0.36mm、0.31mm、0.28mm。表明工作门面板锈蚀相对较轻，节点板锈蚀相对较重；④两扇工作闸门总体平均锈蚀量为0.96mm，标准差为0.32mm，总体平均锈蚀速率为0.018mm／a；各主要构件的平均锈蚀速率为0.0150mm／a～0.020mm／a。

2.3 闸门启闭力检测与分析

工作闸门启门力检测由全关开启至1.0m位置，停留一段时间（1min左右），再到全部关闭为一个检测过程；检测过程重复两次，检测数据与检测曲线重复性较好［1］。根据实测的应变数值，利用公式可以得到实测的最大启门力，实测结果见表2。

表2 实测最大应变值和对应的启门力

根据检测到的数据可以获知：①在闸门空载时，实测最大启门力分别为56.7kN和54.3kN；②在上游水位31.15m、下游无水时（闸门水头8.61m），实测最大启门力分别为172.4kN和186.5kN；③在闸门空载和上游水位31.15m时，实测最大启门力均小于启闭机额定容量（400kN）。

2.4 最大启门力分析

闸门启闭力检测时，闸门上游水位31.15m，闸门作用水头为8.61m，必须推算最大泄洪水位（39.6m）下的最大启门力。启门力推算采用两次实测最大应变值的均值进行推算。推算结果为：1＃闸门最大启门力为314.2kN，2＃闸门最大启门力为348.5kN。闸门启门力推算的数据说明：在最大泄洪水位（39.6m）下，最大启门力分别为314.2kN和348.5kN，小于启闭机的额定容量（400kN）。

2.5 闸门结构有限元复核计算与分析

2.5.1 计算模型与参数

根据闸门的结构形式和受力特点建立闸门结构有限元计算模型。节点总数为1816个，单元总数为1954个。坐标系定义为：x轴为沿主横梁轴向，y轴水平指向上游，z轴为闸门对称轴铅直方向。计算工况：上游水位39.6m，下游无水，闸门底槛高程22.54m，闸门水头17.06m。

2.5.2 强度评判标准

根据规定，取闸门材料的容许应力修正系数k＝0.95×0.90＝0.855。修正后的材料的容许应力列于表3。

表3 闸门主要构件材料的容许应力 MPa

2.5.3 应力计算结果与分析

得出：①主横梁最大应力均小于相应的容许应力值；②纵梁与边梁的最大应力均小于相应的容许应力值；③面板最大折算应力为108.7MPa，出现在上节门2＃主横梁与3＃小横梁间的区格上。最大折算应力小于材料相应的容许值（210.7MPa）；④主横梁的最大挠度值0.9mm，小于主横梁的挠度容许值（3.0mm）。

［1］赵鹏云.陡河水库输水洞工作闸门启闭机检测分析［J］.水利建设与管理，2010（01）：61－63.

Detection and Analysis of Reservoir Water Diversion Tunnel Gates Safety for Kedasugaiti Reservoir

AIMUDULI.Wu-shouer
（Xinjiang Water Conservancy ＆ Hydropower Science Research Institute，Urumchi 830049，China）

In terms of operation for many years and existing aging problems in Kedasugaiti Reservoir，the overall safety evaluation of the water diversion tunnel gates is conducted by using metal structure safety detection technology and check examination calculation method，so as to fully grasp operation state of diversion tunnel gate，eliminates afety hidden danger，ensure safe operation of the project.

Kedasugaiti Reservoir；water diversion tunnel；gate；safety detection

TV664

A

1007－7596（2014）08－0027－02

2014－03－10

艾木都力·吾守尔（1980－），男，新疆乌鲁木齐人，工程师，从事水利科学研究工作。